量子點技術是20世紀70年代所產生的一種新技術。量子點是一種新型的納米級半導體材料,具有許多令人著迷且不尋常的特性,它的發現對現代科學的研究提供了一項新技術。由於其獨特的光學和理化性質,量子點在化學、生物學、醫學等諸多領域都有廣泛應用。量子點的發現及發展為人類生活提供了極大便利,特別是近些年來隨著技術的發展,量子點標記在生物學領域的應用不僅為生命科學提供支持,也為人類生活造福祉。本文簡述了量子點的基本特性。

當今社會,病毒性的疾病是人們談之色變的存在,尤其是傳染性的病毒性疾病。這一類疾病嚴重危害著人們的身體健康,對人們的健康生活造成嚴重影響。為了有效地預防和治療病毒性疾病的發生和傳播,需要對病毒致病的機理和病毒感染宿主致病的過程進行深層次的探究,同時也有助於治療病阻斷病毒性疾病的藥物的研發。目前對於研究病毒感染宿主細胞過程的方法主要是采用熒光標記的分子影像。但是傳統的熒光標記技術有不足之處。利用量子點標記的檢測技術可以彌補不足,對病毒侵染宿主的過程進行示蹤[16]。鄭林玲利用病毒在組氨酸標簽修飾的細胞內的自組裝過程原位標記呼吸道合胞病毒,使次氮基三乙酸-Ni(NTA-Ni)修飾的量子點和組氨酸標簽的螯合作用與該病毒結合,從而實現對病毒的量子點標記[17]。根據此實驗發現原位標記法獲得的量子點標記病毒感染力更高。該實驗利用囊膜病毒在宿主細胞內的增殖和自組裝過程建立了對病毒的量子點標記方法,並用於對病毒侵染動態過程的實時示蹤。房保海等利用量子點標記的鏈黴親和素作為熒光探針、生物素標記的單克隆抗體作為檢測抗體,通過特異性作用,建立了一種基於量子點熒光探針的NDVsFLISA檢測方法,並通過實驗表明此方法對NDV檢測有顯著效果[18]。王傑用以鏈黴親和素聯接的量子點與親和素聯接的異硫氰酸熒光素通過經典生物反應標記H9N2病毒,以A549人肺上皮癌細胞為宿主細胞模型,比較了量子點標記和FITC標記病毒對病毒活性的影響[19]。實驗結果證實,與FITC標記相比,在短時間內量子點標記對病毒的活性影響。

全曉杭利用水溶性 ZnCdSe\/ZnS 量子點與製備獲得的狂犬病病毒G蛋白單克隆抗體共價偶聯來代替傳統的酶標抗體,並建立了熒光免疫吸附法檢測狂犬病病毒糖蛋白含量[20]。該方法相比傳統的雙抗夾心ELISA更具優異性,也更能凸顯出量子點標記的優勢所在。量子點標記對病毒的檢測與示蹤相較於傳統方法靈敏度更高,結果更加準確,為生物學病毒的研究提供了一種先進優異的技術支持。

在生物學領域,核酸作為生物遺傳信息的載體,對其解旋、複製、重組的研究對於人類生命的發展至關重要。借助脫氧核糖核苷酸鏈之間的堿基互補配對的特異性與雜交作用,使其中一條鏈被量子點標記,即可作為其互補鏈的熒光探針[21]。利用量子點的特性對生物分子群進行大量編碼標記在基因組領域的研究中具有重要意義。近幾年的研究結果顯示該技術有極其廣闊的應用前景。

生命科學的發展離不開新技術與新發現。量子點是一種納米級的半導體,由於其光學和理化性質特殊,通過改變自身組成及粒子大小,可以獲得全光譜內的熒光,具有調節熒光的能力,可作為熒光探針進行標記。隨著近些年量子點技術的發展和水溶性量子點製備技術的改進,量子點標記越來越廣泛的被應用於生物學領域。將量子點標記應用在生物成像、病毒檢測及示蹤和基因標記中推進了生命科學的進一步發展,為人類生活造福祉。相信隨著科技的進步,量子點標記的應用將會開拓出更廣泛的領域。如何製備出更加安全無毒的量子點並將其應用於生物體中將會是一項重要的研究。

生物成像的相關研究表明,量子點不僅可以達到與傳統熒光物質標記成像的相同效果,還具有穩定性和靈敏度的優勢[15]。量子點標記對於生物成像的應用有諸多優點,有利於將其應用於生命科學研究及醫學治療領域。但是量子點合成過程中所帶的一些重金屬毒性在活體中應用或有風險。因此在製備和使用過程中應小心謹慎。